摘要：随着中国经济的快速发展，对建筑产业起到了很大推动作用。在建筑结构设计中，如果采用科学合理的概念设计，则会起到事半功倍的效果，即既可以满足人们在办公住房上的需要，又能使建筑结构设计更具有经济性和可靠性。此外，合理的概念设计还可以提高工程建设的效率。本文意在通过对建筑结构概念设计以及优化措施的分析，为同行提供参考，提高建筑结构设计水平和建筑设计质量，保证整个建设项目的质量。
关键词：结构设计；概念设计；建筑设计；应用；优化
引言
建筑结构设计作为建筑工程项目施工中的一个重要环节，对工程安全性、结构稳定性、经济性等均有比较大的影响，所以提高对建筑结构设计的关注非常重要。随着人们对建筑工程要求不断提升，需要对设计方式、设计理念等进行改变，其中概念设计是一项非常有效的设计理念，可以更好地满足客户需求，具有较高的应用价值。
1概念设计理念
1.1概念设计的含义
工程师在概念设计的大体方向确定后，通过数据的收集整理，对设计要求进行分解消化，在建筑方案的基础上拟出一套初步的结构设计方案构想。概念设计难度较大，对工程师的实践经验要求也比较高。概念设计是在对建筑类型和特性的把握上做出的一种以结构为框架，包含地理因素，自然条件、建筑形态、建筑功能、结构措施并与总体规划和场地特点相结合的一种系统展现，具有明显多元化结合的特征。
1.2概念设计的意义
在建筑结构设计中，概念设计是结构设计的核心，起着提纲挈领、把握主要设计方向的作用。概念设计与建筑中精确规整的局部构件设计不同，其是从整体的大局出发，结合结构概念所形成的合理的系统的设计方案，对结构设计有着从结构体系、受力性能上的合理化提升和优化完善作用；对于实现建筑方案、建筑功能、造价控制方面都有着不可替代的指导意义。
2概念设计在建筑结构设计中的应用体现
2.1高层建筑结构设计
概念设计在高层建筑结构设计中的应用，常见的有结合建筑方案和平面布置控制高宽比，长宽比；根据建筑平面布置和建筑功能，设备要求合理布置抗震墙与核心筒，以及确立核心筒位于整个建筑平面的什么位置，是中置，是偏置，是单筒亦或双筒，目的是为了使结构刚度中心和质量重心尽量重合。针对不规则平面布置出现的薄弱点，做特别加强处理比如加强楼板刚度等措施。这一点体现的很明显。作为构件设计，常规的楼板厚度就可以满足承载能力和变形能力的要求，但是从概念设计的角度出发，采取加强薄弱点的楼板刚度这一具体的结构措施，就可以大大提升整个结构的抗侧力刚度，对于抗震性能设计，以及控制计算指标都有很积极的效果。
2.2选择合适的结构材料
在建筑工程结构设计中，所需材料众多，尤其是钢筋、混凝土，更是工程建筑不可缺少的部分。在选择钢筋与混凝土时，应根据规定的建筑强度选择适当的材料，在一般建筑工程中，箍筋与混凝土的强度不低于C20，直径为10mm的纵筋，强度等级应在C25及可以上，只有保障材料强度满足建筑等级要求，才能保障建筑工程质量。另外，在选择结构材料时，应保障建筑结构的整体性，如：在钢筋构造连接中，若将一级抗震钢筋与二级抗震钢筋相连，则设计人员需要遵循强节点、弱杆件的概念进行设计，提高建筑结构设计的合理性，保障建筑工程的整体性。
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2.3选择结构体系
在建筑结构中，协同工作的概念贯穿始终，在工业产品设计和制作的过程中得到广泛运用，所有工业产品的零部件都能够尽量完好，能够使其设计的负荷和功能得到全面实现。在对建筑进行结构设计时，为了使建筑结构的所有部件能够发挥其效率，一定要将协同工作运用好。要想使这一目标得到完美实现，不但要使各个零部件之间所承受的负荷基本相同，没有受力失衡的情况存在，还要确保所有零部件的使用寿命大致相同。结构协调工作主要是通过上部结构与基础之间的关系体现出来的，基础和上部结构是一个完整的有机整体，其是相互关联的，不可以将其分开。比如，对于砖体结构来说，基础和上部结构要想连接在一起，就要用圈梁和构造柱来进行连接，假如只是使用基础刚度来对非均匀沉降进行抵抗，那么在设置圈梁和构造柱时，一定要围绕该中心来展开。
在设计建筑工程时，需要在建筑物的4个角设置大型钢管柱，从而使角柱的强度和抗变形能力得到较大程度的提升。在高层建筑结构设计时，影响建筑设计师设计的主要因素就是柱轴压比的限值。伴随着我国经济的飞速发展，建筑结构高度越来越高，建筑结构的下部柱截面也不断地提升，然而以纵向钢筋为主要材质的构造配筋的截面并不会降低。在现实情况中，柱的轴压大小影响塑性变形能力，构件的变形能力对结构的延性起着非常重要的制约作用。以建筑设计规范的要求为根本出发点，该建筑工程对平面灵活布置和抗侧力性能进行了综合的考虑，最终选择使用剪力墙结构。通过对场地类型、抗震设防烈度的分析，设计该工程剪力墙的抗震烈度为二级。
2.4布置剪力墙
建筑工程的主要结构类型为纯剪力墙，剪力墙承担了所有的水平力和竖向力。在对建筑结构的平面进行布置时，应该顺着建筑物轴线的方向来布置剪力墙，两个方向的抗侧刚度要基本相同。要使建筑结构的受力实现基本对称，确保建筑结构的刚度中心和质量中心相吻合，从而使扭转得到有效控制，在布置竖向结构时，一定要确保刚度均匀且连续，不可以出现任何的刚度突变和薄弱层。抗震能力与结构刚度之间有着直接的联系，要想建筑结构有良好的抗震性能，刚度就一定要达到设计的要求，在确保建筑结构整体需求的情况下，建筑结构的刚度会从上到下逐渐降低。合理布置剪力墙，可以使地震灾害造成的财产和生命损失得到有效控制，使结构的空间占有率不断降低，进而提升建筑结构的平面使用率。
2.5建筑三缝与后浇带
建筑三缝即沉降缝、抗震缝与伸缩缝，从设计角度讲应尽可能不设缝，因为一旦设缝就须进行防水等一系列复杂作业，给施工带来麻烦，并增加成本。若必须设缝，则要根据规范确保缝宽满足要求。需要注意的是，一般情况下可以采用后浇带来替代伸缩缝。由于本项目设计平面长度在规范要求的限度之内，所以无需设缝与后浇带。
2.6刚度设定
在进行主体抗侧力结构的刚度设定时要注意，刚度要符合位移、延展性等的要求，保证地震发生时高层建筑结构可以稳定应对。且主体抗侧力的刚度不能过大有以下几点原因：符合要求的高层建筑的结构刚度要略大于规定的范围值，高层建筑结构的延展性是根据结构的设计和构造决定的。如果刚度过大，会导致在地震发生时结构的振动频率减少，使地震对建筑的影响加大，从而导致高层建筑结构所承受的地震力增强，对地基的负担也会增多。
结束语
综上所述，在建筑结构设计中，概念设计不仅提高了设计人员的创新能力，还直接影响了建筑工程质量。对此，在概念设计中，选择适当的建筑场地，选择合理的结构材料，制定有效的结构设计计划，提高建筑工程安全性与质量。总之，真正落实结构概念设计，对建筑行业的发展起着重要作用。
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论文作者:张国秀
论文发表刊物:《建筑模拟》2018年第13期
论文发表时间:2018/8/21
标签：建筑论文; 刚度论文; 结构论文; 概念论文; 结构设计论文; 建筑结构论文; 建筑工程论文; 《建筑模拟》2018年第13期论文;